Bauen neu denken – BMBF-Spitzencluster forscht zu Carbonbeton

Leicht, langlebig, ressourcenschonend – mit diesen Eigenschaften revolutioniert der neue Baustoff Carbonbeton die Baubranche. Im Vergleich mit Stahlbeton reduziert die Herstellung von Carbonbeton den Kohlendioxid-Ausstoß und senkt die Herstellungskosten.

Mehr als 130 Partner – unter anderem aus den Bereichen Bauphysik, Bauingenieurwesen, Bauplanung, Statik und Architektur – arbeiten in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Spitzencluster „C3 – Carbon Concrete Composite“, in der Kurzform englisch ausgesprochen mit „ci cube“, mit.

Das Hannoversche Zentrum für Optische Technologien (HOT) der Leibniz Universität ist von Beginn an dabei und geht seit September 2015 der Frage nach, wie der neue Baustoff in seiner Funktionalität über seine gesamte Lebensdauer von bis zu 70 Jahren zuverlässig überwacht werden kann. Der Titel des Vorhabens lautet „Dauerhaftigkeitsuntersuchung von faseroptischen Sensoren zur Zustandsüberwachung von C³-Bauteilen.“

Geleitet wird das Forschungsprojekt von der TU Dresden. Für die ersten zwei Jahre sind dazu rund 283.000 Euro bewilligt. Das gesamte Projekt wird vom BMBF mit insgesamt 45 Millionen Euro gefördert. Am 4. Dezember 2015 erhielt das C³-Projekt als größtes deutsches Bauforschungsprojekt Deutschlands den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung. Eine Woche später verlieh das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie zusammen mit weiteren Partnern dem Projekt den Deutschen Rohstoffeffizienzpreis.

„Das Monitoring von Bauwerken erfolgte bislang relativ aufwändig meist über Messgeräte, die erst auf dem Bauwerk, etwa am Brückenpfeiler oder auf der Betondecke angebracht werden müssen“, sagt Prof. Dr. Bernhard Roth, der Leiter des Projekts am HOT. „Aber warum sollte man die Sensoren nicht gleich direkt in den Baustoff integrieren? Ausgehend von dieser Frage haben wir Glasfasern mit optischen Sensoren ausgestattet und wollen sie direkt im Carbonbeton verbauen. Über Laserlichtsignale sind so Dehnungen aber auch Feuchtigkeit und Temperaturänderungen sicher und zuverlässig messbar“, erläutert Roth.

„Das hilft, Schäden wie Risse im Beton oder Verformungen frühzeitig zu lokalisieren.“ Ziel sei es, eine integrale Bauweise zu schaffen, die Tragstruktur, Hüllstruktur und technische Intelligenz vereint. „Wir untersuchen in drei Arbeitspaketen den Verbund zwischen optischen Glasfasern und Carbonfaserbewehrungen, prüfen die Dauerhaftigkeit von optischen Glasfasern unter betonchemischer sowie –mechanischer Belastung und stellen sicher, dass die faseroptischen Sensoren auch über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerkes mit der Messtechnik kompatibel bleibt“, sagt Dr. Kort Bremer, der das Projekt am HOT durchführt.

Zurzeit wird Carbonbeton erst vereinzelt eingesetzt. Der leichte und flexible Baustoff ist zum Beispiel bei Gebäudesanierungen im Einsatz, wenn alte Dachkonstruktion aus statischen Gründen nur geringe zusätzliche Lasten aushalten. Auch für Brückenreparaturen oder beim nachträglichen Anbau von Balkonen ist Carbonbeton der ideale Baustoff. Bislang waren hierzu stets Einzelgenehmigungen nötig. Ziel des Projekts C³ ist es auch, für Carbonbeton eine generelle Zulassung zu erhalten. Damit würde ein Paradigmenwechsel nicht nur im Bauwesen sondern auch in der Stadtentwicklung eingeläutet.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Prof. Dr. Bernhard Roth vom Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon 0511 762 17907 oder per E-Mail unter bernhard.roth@zuv.uni-hannover.de gern zur Verfügung.